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1、天井施工,(一)小断面短天井掘进方法,1 前言,20 世纪 70年代以后，许多国家十分重视天井掘进技术、设备、工艺的改进，普遍推广使用爬罐法、吊罐法，深孔法在天井掘进中的应用也受到很大的重视。进人到80年代以后，钻井法掘进天井得到了较大地发展，使天井掘进技术大大向前推进了一步，掘进指标也不断更新。我国金属矿山普遍使用吊罐法掘进天井，爬罐法在少数矿山也有使用，对于高度小于50 m的短天并，大多仍然采用普通法和木支架法掘进。,2 国内常用短天井掘进方法评述,普通法该天井掘进方法是我国矿山长期使用的一种传统方法，一般是自下而上进行掘进的，它不受岩石条件和天井倾角的限制，天井划分为两间，一间供人员上下
2、的梯子间，另一间专供积存爆下的碴石用。其下部装有漏斗闸门，以便装车。,2 国内常用短天井掘进方法评述,掘进时，每循环架设1个工作台，工作台距工作面约2m左右，凿岩、装药、联线都是在工作台上进行，工作面每推进6一8m移动1次安全棚，同时安装梯子平台和梯子，用隔板隔开人行和碴石间，并接长风水管。因该方法要用木板搭设人行间和碴石间，因此工人劳动强度大，消耗木材多，作业时间长。,2 国内常用短天井掘进方法评述,木支架法木支架法掘进天井一般用于矿岩破碎、稳固性差地带，目前在一些中小矿山仍有运用。它是在普通法的基础上演变出的一种工艺过程较简单的天井掘进方法，其工艺过程基本与普通法相同，不同之处是不象普通法
3、那样搭设人行间和碴石间。,2 国内常用短天井掘进方法评述,每次放炮、通风结束后井四壁架设木框支架。架设支架一般采用(150一200 mm圆木，每个支架由4根立柱和4根横梁组成。立柱支架高度为2 m,4根横梁采用亲口搭接，横梁与立柱之间用马钉固定。掘进时先在天井一侧挂临时垂直梯子，用铁丝绑扎在横梁木上。天井掘进结束后每隔3架支架设休息平台，拆除临时梯子并搭成斜梯。,2 国内常用短天井掘进方法评述,风、水管采用胶皮软管，每次凿岩、装药结束后将风水管、电缆线放到井下保存好，工作平台用的木板(一般为3块)侧立绑扎于横梁上，凿岩机绑扎于横梁下面以防爆破废石将其打坏。爆破、通风、清碴结束后，支架工开始支架
4、工作，所需木料用挂在天井中央的麻绳吊运到上部。支架架设完以后，便于进行下一循环的打眼工作，钻工先利用麻绳将风、水管、电缆、钎钢等吊运上去，然后便可开始下一循环作业。,2 国内常用短天井掘进方法评述,评价木支架掘进方法不像普通法那样要用木板隔出人行间和碴石间，所以工艺相对简单，木材用量也相对少一些。但每米天井的木材用量仍达0.14-0.15 m3，若掘1条50 m高的天井，需用木材约7 m3。此外，掘进的天井为盲天井时，因坑内潮湿木支架很容易腐朽，行人极不安全。当掘进的天井为探矿天井，矿体探明后，由于木架腐朽人员无法进人，也无法拆除，造成采矿不能利用。,2 国内常用短天井掘进方法评述,普通法工艺
5、复杂，搭设工作台、人行间和碴石间耗时费工，木材消耗量大，每米天井需用木材约0.2一0.25时，木材的加工、搬运、架设都要消耗很多的人力、木材和时间。这两种方法都存在工艺复杂、木材消耗量大的缺点，尤其在我国目前实行封山育林、木材紧缺的形势下，探索出一种适用于中小型矿山掘进短天井工艺，显得十分必要。,3 短天井掘进新工艺,为了克服上述两种方法的一些缺点，在参照一些矿山天井掘进工艺的基础上，摸索出两种新的短天井掘进工艺，它们的优点是不用材料，工艺简单，节省大量木材、人力和时间。,3.1 锚杆法,这种方法不是利用支架吊挂梯子，而是采用锚杆吊挂梯子和作业平台，即每隔2m在天井壁四角打4个深度600-80
6、0 mm的炮眼，向下倾角15-200,以防锚杆滑出。并在准备挂直梯的一壁上打两个同样的眼以挂梯子，然后用一头弯成环形的28 mm圆钢插入到炮孔内，用数根8号铁丝拧成1根环，将2寸钢管吊于锚杆上。,3.1 锚杆法,作业时将厚木板直接架在2寸钢管上，打眼放炮结束后，将管缝式锚杆打人预先打好的炮眼中，再将直梯子用铁丝绑扎吊挂于天井壁。需要说明的是这种方法是采用锚杆固定，因此要求天井四壁的岩石稳固，易片帮冒落的不稳岩石内禁止使用。,3.2 脚手架法,该方法与前面所述的木支架法原理一样，不同的是将木架改为建筑用的脚手架。为了减轻因放炮落下的碴石将横管打弯，除了天井四角设竖向支管，还要在天井四壁的中间增设
7、竖向支管，使竖向支管增加到8根。掘进中落下的碴石容易将扣件打坏，所以最好在扣件处用废用胶皮管包扎。,3.2 脚手架法,掘进时由于天井四壁不可能十分平整，常常是凹凸不平，因此在架设脚手架横管时，注意将一头支撑到天井壁上，并要使上层与下层交错开分别支撑到天井壁上，这样才能确保脚手架牢固，不易被落下的碴石打坏。与锚杆法相反，该方法适用于矿岩破碎不稳，易片帮冒落的地段。它的优点是架设脚手架施工方便、劳动强度低、速度快、不需要木材，减少了木材消耗，对保护森林、保护环境具有十分重要的意义。,4 结语,以上介绍的几种方法中，木支架法和锚杆法在甘肃陇南一带的小矿山中普通使用，近两年来，由于国家严禁采伐树木，木
8、材来源紧张，在陇南洛坝矿推荐并试验采用建筑脚手架掘进天井，现已采用此方法掘进天井85条，效果十分理想。,(二)吊罐天井的试验与应用,1 引言,黑龙江省老柞山金矿自建矿以来，一直应用普通法上掘天井。由于矿山地处林区，林木资源丰富，支护木材便宜，使用普通法掘进天井在经济上是合适的。但是，随着矿山周围木材的短缺，支护用的木材涨价及掘进普通天井过程中常有炮烟熏人及浮石砸伤人员等事故。这不但对矿山井下工人的安全构成极大威胁，同时也给矿山经济效益及社会效益带来负面影响。因此，矿山决定试验和应用吊罐法掘进天井是十分必要的。,2 吊罐天井试验,2.1试验基础条件,吊罐天井在老柞山金矿曾试验过几次，均由于吊罐孔
9、太小(孔径60mm)，经常卡孔或堵孔而没有成功。但是，无论是工人还是技术人员都积累了一定的经验，这对本次试验是有利的。矿山于1995年曾购买4台华-1型吊罐，只需检修即可使用，用于打吊罐中心孔的KD-100型钻机配件齐全，可以钻凿直径90mm钻孔。,2 吊罐天井试验,2.2试验所需设备,华一1型吊罐1台，游动绞车1台，HCX-3型防爆电话2部，220V电铃2个，36V电铃1个，15.5mm钢丝绳60m，电话线及电缆线若干，KD一100型钻机1台，配重锤1个。,2 吊罐天井试验,2.3试验准备工作,组建专业队伍吊罐 天 井 的 掘进，需要多工种协调作业。为了确保试验成功，应选派技术熟练，责任心较
10、强的工人参加试验，每台吊罐配备凿岩工2名，出渣工3名，绞车工1名，伺罐工1名,2 吊罐天井试验,2.3试验准备工作,检修设备由于 矿 山 现 有的吊罐及游动绞车已购置多年，因此对设备的检修尤为重要。(1)在检修游动绞车时，除了对运转部位润滑及绝缘部位绝缘处理外，最主要是检修刹车闸相关部件，确保其运转灵活，安全可靠。(2)检修华一1型吊罐时，由于矿山现有的4台吊罐存放时间较长，吊罐原有的风动气腿子失灵，为了确保试验的安全，试验组提出改造加固吊罐新办法。,2 吊罐天井试验,2.4 吊罐天井施工工艺,吊罐法掘进天井，就是先在天井全高沿天井中心线钻一个直径为90-l00mm的钻孔，在天井的上水平安放绞
11、车，绞车上的钢丝绳沿中心孔下放，钢丝绳的下端系一人员工作的吊罐，吊罐的升降借绞车提升和下放钢丝绳来实现。,2 吊罐天井试验,工人立于吊罐上进行钻眼、装药、堵塞、联线；人员、材料、机具的上下也是借绞车提升或下放吊罐来完成。爆破时，将吊罐下放到天井下部去避炮，钢丝绳则暂时提升到上部，当用通风机排除炮烟之后，工人再次上到工作面，并重新进行钻眼时，天井下部可同时装岩作业。,2 吊罐天井试验,开凿必要的硐室吊罐 天 井 掘进时所需的硐室有:绞车铜室、吊罐避炮硐室、钻机硐室等。硐室的个数及规格尺寸，一般应决定于中心孔钻凿的方向。矿山现有的KD-100型钻机，自上向下钻凿中心孔，因此，在掘进吊罐天井时，只需
12、在天井上部打一钻机硐室(可兼作绞车硐室);由于矿山大部分天井均在穿脉中开凿，所以天井下部吊罐避炮硐室可以利用穿脉巷道兼之。,2 吊罐天井试验,钻凿中心孔吊罐法掘进天井的关键性工程是中心孔的钻凿质量，本试验要求中心孔直径不小于90mm，钻孔偏斜率不超过2%(即偏离中心孔的距离与天井的高度之比)。通过实际钻凿的6个中心孔来看，只要工人了解中心孔所穿过的岩性变化，掌握进钻技巧，中心孔的质量是能够保证的。,2 吊罐天井试验,安装游动绞车、电铃及电话试验 选 在 东采区的140m中段2#巷TJ5一2天井。该天井为探矿天井，所穿过的围岩主要为矽卡岩、构造角砾岩，次为混合岩及混合花岗岩，岩石普氏系数为f=8
13、一10,属中等稳固。,2 吊罐天井试验,安装游动纹车之前，要先将中心孔上部孔口的浮石清理干净，必要时孔口上端还应加设套管。套管的外围还应浇灌混凝土，使孔口高于上部巷道底部水平，以确保水不进入中心孔，不影响天井工作面人员的工作。在安装绞车时，首先要铺设3m长的轨道，轨道应与主运输轨道断开，轨道不仅要铺设水平，而且在绞车游动时钢丝绳应始终对准中心孔。,2 吊罐天井试验,电铃和电话分别安装在绞车硐室及TJ5一2天井下口附近。电话线及电铃电缆线从已透TJ5一4天井下放，经140m中段主巷到达TJ5-2天井下口。为了电铃不丢点及作业安全，要求在绞车硐室及天井TJ5-2下口处安装220V电铃，随吊罐上下用
14、36V电铃。,2 吊罐天井试验,以上准备工作完成后，在天井下口向存放吊罐的穿脉方向劈1.5-2.0m斜面，以利于吊罐的上下;然后用普通法掘进两茬炮，待渣出净后开始用吊罐法掘进天井。,3 吊罐天井试验关键技术,吊罐天井掘进过程中常见的故障就是中心孔堵塞。中心孔堵塞是多方面的，有的是中心孔上部孔口掉下岩石引起堵塞，也有的是由于中心孔内的岩壁比较破碎，爆破震动时松动的岩石发生移动，以致中心孔被堵塞;但比较常见的中心孔堵塞是由于爆破方面(如炮眼间距和排距不合理，装药量和起爆顺序不合理等)。,3 吊罐天井试验关键技术,预防中心孔堵塞的有效措施1)尽可能控制中心孔的偏斜率，超过设计指标不预验收。2)为了避
15、免中心孔上部孔口的松散岩石掉人孔内，最好事前将这些松散岩石清理干净。另外，在孔口周围用混凝土或方木围成一个围墙，如果孔口岩石比较破碎，则宜在孔口下一节护壁金属管(或胶皮管)，以保护孔口破碎岩石不掉人孔内。,3 吊罐天井试验关键技术,3)布置掏槽眼时，应根据岩石的具体情况，调整掏槽与中心孔之间的距离。当岩石坚硬时，它们之间的间距以100-200mm为宜;在软岩中约为200-300mm。掏槽眼要尽可能平行于中心孔，眼深也要根据岩石的软硬来确定。在硬岩中掏槽眼应较其它炮眼深l00mm;在软岩中掏槽眼应较其它炮眼浅l00mm左右。,3 吊罐天井试验关键技术,4)掏槽眼的装药量一般要多装；岩石软时可少装
16、，相反要多装，一号掏槽眼甚至可以装到炮眼长度的90%。5)当中心孔穿过破碎带或断层时，应事先灌注水泥浆，待凝结硬化时，用深孔钻机钻通中心孔。,3 吊罐天井试验关键技术,中心孔堵塞后处理方法首先，应弄清楚堵塞的部位及原因，然后提出处理办法。具体办法如下:1)中心孔个别大块堵塞时，可采用重锤冲击排除孔中堵塞岩石。这种方法是在钢丝绳下端拴上铁锤或废钎杆放人中心孔内，向堵塞物反复冲击，直至把堵塞物排除为止。,3 吊罐天井试验关键技术,2)如果天井未掘通段只有10m以内时发生堵塞，可用高压风或高压水排除堵塞物。3)用垂锤法不能排除堵塞物时，可用3-6个小药包捆在一起(试验中曾用过9卷炸药捆绑在短钎杆上来
17、处理中心孔堵塞)，用30m或20m长的导爆管把炸药包放到堵塞位置之后用火雷管引爆。这样，不但可以确保中心孔的完好，而且还可以充分利用炸药的爆破能量，尽快地处理通中心孔。,3 吊罐天井试验关键技术,4)条件允许可用地质钻机排除岩石堵塞。5)当堵塞部位在中心孔下部，工作面距井底又不高，用重锤法，爆破法都无法排除堵塞物时，可在天井内安设临时支架，在其上用凿岩机钻孔进行排除。,4 试验效果分析,4 试验效果分析,吊罐天井比普通天井每米可节省五大材料费13.74元。若再考虑普通天井的支护费用，则吊罐天井每米可节省材料费63.74元(支护材料重复利用率为66%)，矿山每年掘进量为3600m左右，天井占三分
18、之一，若全面推广应用吊罐法掘进天井，每年可节省资金7.65万元,5 结语,与普通法掘进天井比较，吊罐法掘进天井有如下优点:(1)不搭设工作平台、安全棚子、梯子平台，不架设梯子，材料、设备的上下都不用人去完成，既节省了原材料，又减轻了工人的劳动强度，改善了作业条件。(2)由于可利用中心孔进行混合式通风，大大改善了通风效果，减少了通风所需时间，杜绝了炮烟中毒事故的发生，改善了工人的作业环境。,5 结语,(3)机械化程度高，工序较简单，辅助作业时间短。由于可以利用中心孔进行爆破，故爆破效率高，有效地提高了天井的掘进速度，提高了工效。(4)这种方法既节省了原材料，又提高了掘进速度和工效，使掘进每米天井的成本降低10%-15%。,
